操作系统典型题解析与实战模拟 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:

作者:史湘宁

出品人:

页数:283

译者:

出版时间:2003-6

价格:32.00元

装帧:简裝本

isbn号码:9787810247467

丛书系列:

图书标签:

• 操作系统
• 典型题
• 解析
• 实战
• 模拟
• 计算机基础
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• 学习
• 编程

《数据结构与算法精讲与实践》 第一章 绪论与基础概念 本章旨在为读者构建坚实的计算机科学基础，为后续深入学习复杂的数据结构与算法打下必要的前提知识。我们将首先探讨数据结构在现代计算中的核心地位及其演化历程，明确其与算法之间的内在联系。随后，详细阐述抽象数据类型（ADT）的概念，这是理解各类数据结构形态的基础。 在基础概念层面，我们将对时间复杂度和空间复杂度进行深入剖析。不同于传统的教科书式讲解，本章侧重于实战分析——如何运用大O、Ω、Θ符号对算法的性能进行精确评估，特别是在处理递归和分治策略时，会引入主定理（Master Theorem）的应用实例，帮助读者掌握严谨的性能分析方法。此外，本章还将回顾必要的离散数学知识点，如集合论、图论的基本术语和逻辑推理，确保读者在面对后续算法证明时能游刃有余。 第二章 线性数据结构的精细化构建 本章聚焦于最基础也最常用的线性结构，但侧重点在于其高级应用和内存管理细节。 2.1 数组与向量的高效运用： 深入探讨静态数组与动态数组（如C++中的`std::vector`或Java中的`ArrayList`）在内存中的实际布局。讨论内存连续性带来的缓存优势，并详细分析动态扩容机制（如“摊还分析”下的复杂度），以及如何在受限内存环境中优化数组访问模式。 2.2 链表家族的深度探索： 不仅限于单链表、双向链表，本章重点讲解了循环链表、哨兵节点（Sentinel Node）的设计哲学及其在简化边界条件处理中的作用。针对链表的性能瓶颈，引入“跳跃链表”（Skip List）的预备知识，探讨其如何结合随机性实现接近O(log n)的平均查找性能，为后续章节的平衡结构打下基础。 2.3 栈与队列的进阶应用： 基础的LIFO和FIFO操作不再是重点。本章将深入讲解如何利用栈解决“最近最少使用（LRU）缓存淘汰策略”中的辅助结构问题，以及如何使用队列实现广度优先搜索（BFS）的优化版本。重点剖析双端队列（Deque）的多功能性，展示其在滑动窗口最大值问题中的线性时间解法。 第三章 非线性结构的算法实现与优化 非线性结构是算法复杂性的主要来源，本章将对其进行系统性的拆解和重构。 3.1 树形结构：平衡、遍历与应用： 详细阐述二叉树、AVL树和红黑树（Red-Black Tree）的构造、旋转操作与自平衡机制。我们将用大量的图示和代码片段，清晰展示节点插入和删除时如何通过颜色翻转和旋转来维持黑高平衡。此外，本章会专门辟出章节讲解B树和B+树，分析它们在磁盘I/O密集型场景（如数据库索引）中的优越性，并对比其与内存树结构的差异。树的遍历（前序、中序、后序、层序）将结合实际的表达式解析场景进行讲解。 3.2 堆（Heap）的结构与贪婪算法： 深入理解二叉堆的结构特性、上滤（Heapify-Up）和下滤（Heapify-Down）操作的精确实现。重点在于如何利用堆构建优先队列，并结合具体的贪婪算法案例（如Dijkstra最短路径算法的优化实现），展示堆在提高贪婪算法效率中的决定性作用。同时，将介绍斐波那契堆（Fibonacci Heap）的理论优势及其在更高级图算法中的潜力。 3.3 图论算法的实用化解析： 图结构是描述复杂关系网络的基石。本章将涵盖邻接矩阵与邻接表两种表示方法的适用场景对比。算法部分，我们将详述深度优先搜索（DFS）在拓扑排序、强连通分量（Tarjan算法或Kosaraju算法）中的应用。最短路径问题将全面覆盖Bellman-Ford、Floyd-Warshall以及A搜索算法，重点分析它们在处理负权边和启发式搜索中的策略差异。最后，讨论最小生成树（MST）的Prim和Kruskal算法的实现细节与性能对比。 第四章 搜索、排序与查找的高效能策略 本章聚焦于核心计算任务的优化。 4.1 高级排序算法的内幕： 除了快速排序（QuickSort）的枢轴选择策略优化（如三数取中法）外，本章将深入探讨归并排序（Merge Sort）的稳定性保证及其并行化潜力。对于O(n log n)级别以下的排序，我们将详细解析计数排序（Counting Sort）、桶排序（Bucket Sort）和基数排序（Radix Sort）在特定数据分布下的线性时间复杂度实现，并明确它们对输入数据范围和特性的依赖。 4.2 查找算法的迭代与递归： 针对静态查找，平衡二叉搜索树（BST）的平衡性维护机制是核心。对于动态查找，散列表（Hash Table）的设计成为重点，包括拉链法与开放寻址法的冲突解决机制、均匀哈希函数的构造原则以及负载因子对性能的影响。本章还会探讨查找中的性能陷阱和实际工程中的缓存感知优化。 第五章 算法设计范式与计算复杂性 本章旨在提升读者的算法设计思维层次。 5.1 分治法与动态规划： 详细剖析动态规划（DP）的“最优子结构”和“重叠子问题”两个核心特征。通过实例讲解如何构建状态转移方程，并对比自顶向下（带备忘录）与自底向上（迭代）两种实现方式的优劣。经典问题如背包问题（0/1、完全、多重）和最长公共子序列的DP解法将进行彻底分解。 5.2 回溯法与分支限界法： 针对组合优化问题，本章讲解如何使用回溯法系统地搜索解空间。在此基础上，引入分支限界法，探讨如何使用剪枝函数和界限函数（如在旅行商问题TSP中）有效地修剪搜索树，从而在指数级复杂度的问题中找到可行解或最优解。 5.3 NP-Completeness导论： 最后，本章对计算复杂性理论进行概述，介绍P类、NP类、NP-完全（NPC）和NP-难（NP-Hard）的概念。我们将通过一个已知的NPC问题（如3-SAT或子集和问题）的归约实例，帮助读者理解哪些问题在当前理论框架下是“难解”的，从而指导工程实践中应转向近似算法或启发式方法。 全书的每一章节都配有精心设计的、来自真实工程场景的算法实现案例，并强调了内存模型、并发访问下的结构挑战，而非仅仅停留在理论证明层面。目标是培养读者能够设计、分析并实现高效、健壮的数据结构和算法的能力。

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阅读体验上，这本书的语言风格可以说是一种独特的结合体——它既有学术著作的严谨，又不失实战指导的实用性。作者在行文时，很少使用过于晦涩难懂的学术腔调，而是用一种近乎对话的方式，引导读者去思考问题。尤其在讲解那些容易混淆的概念时，比如信号量与管程的区别，它会通过构造具体的场景来对比，让抽象的机制变得具象化。这种教学方法对于需要快速掌握并应用这些知识的工程师来说，效率极高。我发现自己读起来很少感到枯燥乏味，因为每一章的结尾都似乎在为下一章埋下伏笔，形成了一种连续的求知欲。这种把理论知识与工程实践紧密结合的叙事方式，极大地提升了学习的动力，让我不再觉得操作系统是一门只能仰望的“高深学问”，而是可以亲手操作和优化的工程领域。

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总的来说，这本书给我的感觉是经过了极其审慎的打磨和校对，几乎找不到明显的错误或疏漏。在许多关键的定义和公式推导部分，它都做到了精确无误，这对于技术类书籍来说是至关重要的信誉保障。我甚至尝试用它来检验我过去的一些模糊概念，结果发现很多我之前理解不深的地方，通过阅读这本书得到了彻底的澄清。它不仅仅是一本知识的汇编，更像是一位经验丰富、极具耐心的导师在身边指导。这本书的价值在于它提供了一种系统化的、可信赖的学习路径，能够帮助读者从零基础稳步迈向高级应用。对于任何一位在IT领域深耕，特别是对系统底层原理有探究精神的人来说，这本书绝对是值得投资的一本长期参考资料，它的实用性和理论深度达到了一个非常高的平衡点。

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我花了相当长的时间对比了市面上几本同类的参考书，这本书在内容的广度和深度上表现得尤为突出。它不仅仅停留在对基本概念的罗列上，而是深入挖掘了操作系统各个核心模块背后的设计哲学和权衡取舍。例如，在讨论进程调度算法时，作者没有简单地描述FIFO或Round Robin的特点，而是详细对比了不同算法在吞吐量、响应时间和公平性之间的矛盾与平衡，这种对底层原理的剖析让人茅塞顿开。更让我感到惊喜的是，书中对现代多核处理器和虚拟化技术等前沿领域的覆盖也相当到位，这在很多传统教材中是很难见到的。每次我翻阅到某个知识点时，都能感觉到作者是真正理解了“为什么会这么设计”，而不是简单地“怎么实现”。这种深层次的理解，对于希望未来从事系统底层开发或者深入研究操作系统内核的读者来说，无疑是一笔宝贵的财富，它提供了一个非常坚实的理论基石。

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这本书在细节处理上的用心程度，绝对是超出了我的预期。我特别关注的是书中的代码示例部分。很多技术书籍的代码块往往因为格式不佳或者注释不足而令人抓狂，但这本却做得非常到位。代码的格式统一、缩进规范，关键逻辑点都有详尽的注释，让你一眼就能明白这段代码想要实现的核心功能。更重要的是，这些示例代码并非简单的“Hello World”级别的片段，而是紧密围绕着章节所讨论的理论机制展开的，具有很强的示范意义。通过这些代码，读者可以直观地看到理论是如何映射到实际编程中的，这对于理解操作系统API的调用逻辑非常有帮助。可以说，这本书不仅教会了你“是什么”，更手把手地展示了“怎么做”，这在很多纯理论书籍中是缺失的关键环节，极大地增强了其作为一本“实战”参考书的价值。

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这本书的排版和装帧设计真的让人眼前一亮，封面采用了比较沉稳的深蓝色调，字体选择也很大气，拿在手里很有分量感。打开内页后，发现纸张质量相当不错，印刷清晰度很高，即使是复杂的流程图和代码块，看起来也毫无费力。尤其值得称赞的是，它在章节布局上花了心思，结构非常清晰。每部分内容的过渡都很自然，从基础概念的引入到深入的理论探讨，再到后面的案例分析，层层递进，读起来非常顺畅。作者在对概念进行解释时，非常注重逻辑的严谨性，不会含糊其辞，而是用最直白的语言把复杂的原理剖析清楚。对于初学者来说，这种清晰的结构能极大地降低学习曲线，避免了陷入资料堆砌的困境。此外，书中的图示设计也很有特色，它没有采用那种过于卡通化的插图，而是用专业、简洁的图形来辅助理解，这种专业范儿让我觉得这本书的含金量很高，确实是一本值得反复研读的工具书。

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